西門子 S7-1200 PLC 編程與應用實例

張跟華 從事工業自動控制相關工作15年，高級工程師，目前就職於某科技公司擔任項目經理。在工業控制領域有自己的建樹，參與過智能製造、軌道交通、市政燃氣、石油石化、智慧礦山、光伏發電、火力發電、鋼鐵冶金、醫藥製造等行業的項目，項目經驗豐富。

目    錄

第1章　PLC編程基礎1

1.1　PLC概述1

1.1.1　PLC工作原理1

1.1.2　西門子S7-1200 PLC介紹2

1.2　硬件介紹2

1.2.1　模塊概述2

1.2.2　CPU模塊功能3

1.2.3　CPU選型4

1.2.4　CPU支持的塊5

1.3　PLC數據訪問6

1.3.1　數據存儲6

1.3.2　訪問PLC中的數據7

1.3.3　組態IO9

1.4　數據類型介紹10

1.4.1　基本數據類型11

1.4.2　結構數據類型（Struct）13

1.4.3　PLC數據類型（UDT）15

1.4.4　數組數據類型（ARRAY）17

1.4.5　系統數據類型（SDT）19

1.4.6　參數數據類型（Variant）20

1.4.7　日期和時間數據類型（DTL）22

1.4.8　指針數據類型 25

第 2 章　博途TIA軟件入門28

2.1　軟件概述與安裝28

2.1.1　軟件安裝對系統的要求28

2.1.2　與其他STEP產品的兼容性29

2.1.3　所支持的虛擬系統29

2.1.4　博途V15.1軟件的安裝30

2.2　博途軟件界面介紹33

2.2.1　Portal視圖33

2.2.2　項目視圖34

2.3　項目樹35

2.4　程序編譯和下載37

2.5　程序上傳40

2.5.1　設備作為新站上傳程序40

2.5.2　已知設備型號，上傳軟件程序41

2.6　程序比較43

第 3 章　S7-1200 PLC編程基本指令46

3.1　位邏輯指令46

3.1.1　指令說明46

3.1.2　應用示例49

3.2　定時器指令 49

3.2.1　生成脈沖定時器指令50

3.2.2　接通延時定時器指令50

3.2.3　關斷延時定時器指令51

3.2.4　時間累加器指令52

3.2.5　應用示例：電機星形轉三角形啟動53

3.3　計數器指令54

3.3.1　加計數器指令54

3.3.2　減計數器指令55

3.3.3　加減計數器指令56

3.3.4　應用示例：飲料裝箱程序57

3.4　比較指令59

3.4.1　指令說明59

3.4.2　應用示例：養殖場自動清洗程序59

3.5　數學函數指令60

3.5.1　計算指令61

3.5.2　數學函數指令說明61

3.5.3　應用示例：編寫模擬量運算程序64

3.6　數據移動指令65

3.7　移位和循環指令66

3.7.1　指令說明66

3.7.2　應用示例：流水燈控製程序67

3.8　數據轉換指令68

3.8.1　指令說明68

3.8.2　應用示例：溫度傳感器控制69

3.9　字邏輯運算指令70

第 4 章　組織塊、函數塊和數據塊 73

4.1　組織塊73

4.1.1　組織塊的概念73

4.1.2　組織塊的功能74

4.1.3　組織塊的類型75

4.1.4　組織塊的創建76

4.2　數據塊77

4.2.1　數據塊的概念77

4.2.2　數據塊的創建78

4.2.3　數據塊的訪問80

4.2.4　數據塊的優化訪問80

4.3　函數和函數塊82

4.3.1　函數的概念82

4.3.2　函數塊的概念82

4.3.3　函數和函數塊的區別83

4.3.4　函數或函數塊的創建83

第 5 章　S7-PLCSIM模擬軟件的使用84

5.1　S7-PLCSIM軟件簡介84

5.2　精簡視圖和項目視圖86

5.2.1　精簡視圖86

5.2.2　項目視圖86

5.2.3　在精簡視圖和項目視圖之間進行切換87

5.2.4　分離模擬和項目87

5.2.5　啟動和停止模擬 87

5.2.6　模擬狀態89

5.2.7　模擬PLC與真實PLC之間的區別89

第 6 章　以太網通信及應用示例99

6.1　PROFINET接口簡介99

6.2　PROFINET通信100

6.2.1　PROFINET通信介紹100

6.2.2　PROFINET的3種傳輸方式101

6.2.3　S7-1200 PLC PROFINET的通信能力101

6.2.4　PROFINET通信應用示例102

6.3　開放式用戶（TCP）通信105

6.3.1　TCON指令105

6.3.2　TSEND指令108

6.3.3　TRCV指令110

6.3.4　應用示例112

6.4　Modbus TCP通信121

6.4.1　Modbus TCP概述121

6.4.2　Modbus TCP通信的特點121

6.4.3　Modbus TCP客戶端通信示例122

6.5　ISO on TCP通信125

6.5.1　ISO on TCP通信概述125

6.5.2　ISO on TCP通信應用示例125

6.6　S7通信134

6.6.1　S7通信概述134

6.6.2　S7通信應用示例135

第 7 章　串行通信及應用實例139

7.1　模塊介紹139

7.2　PtP接線方式141

7.3　PtP通信指令介紹143

7.4　Modbus RTU協議介紹145

7.4.1　Modbus功能代碼145

7.4.2　指令說明146

7.4.3　Modbus RTU通信示例155

第 8 章　S7-1200與HMI通信163

8.1　HMI介紹163

8.2　HMI畫面製作165

第 9 章　PID控制器應用實例170

9.1　S7-1200 PID功能概述170

9.2　創建PID指令171

9.3　如何選擇PID指令174

9.4　PID Compact V2指令介紹175

9.5　調用PID Compact V2的步驟178

9.5.1　基本設置179

9.5.2　過程值設置180

9.5.3　高級設置181

9.6　PID自整定功能186

9.6.1　功能介紹186

9.6.2　PID_3Step V2指令介紹189

9.6.3　S7-1200 PID_3Step V2組態步驟及設置194

第 10 章　S7-1200與G120變頻器進行USS通信201

10.1　USS概述201

10.1.1　USS協議介紹201

10.1.2　USS協議的通信數據格式202

10.2　USS通信原理與函數塊編程203

10.2.1　S7-1200 PLC與G120通過USS通信的基本原理203

10.2.2　USS函數塊編輯204

10.2.3　工程實例208

第 11 章　S7-1200與智能儀表通信215

11.1　SENTRON PAC3200儀表介紹215

11.2　SENTRON PAC3200與S7-1200進行通信217

第 12 章　創建數據日誌225

12.1　數據日誌的指令概述225

12.2　創建數據日誌226

12.2.1　操作步驟226

12.2.2　完整程序232

第 13 章　工程案例分析234

13.1　案例1：運動控制234

13.1.1　對軸進行組態237

13.1.2　控製程序241

13.2　案例2：水箱水位控制系統246

13.3　案例3：電梯控制系統255

13.4　案例4：伺服電機控制系統263

13.5　案例5：物料分揀控制系統273

參考文獻283